RU2149213C1 - Wear-resistant steel - Google Patents
Wear-resistant steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149213C1 RU2149213C1 RU99126796/02A RU99126796A RU2149213C1 RU 2149213 C1 RU2149213 C1 RU 2149213C1 RU 99126796/02 A RU99126796/02 A RU 99126796/02A RU 99126796 A RU99126796 A RU 99126796A RU 2149213 C1 RU2149213 C1 RU 2149213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- manganese
- calcium
- carbon
- silicon
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии сталей, а именно к высокомарганцовистым литейным сталям, применяемым для изготовления конструкций горнодобывающей техники, работающей в условиях Крайнего Севера при воздействии сильных ударно-абразивных нагрузок. The invention relates to metallurgy of steels, namely to high manganese casting steels used for the manufacture of structures of mining equipment operating in the Far North under the influence of strong shock-abrasive loads.
Известна износостойкая стали марки 110Г13Л (ГОСТ 2176), содержащая следующие компоненты, мас.%:
углерод - 0,9 - 1,40
кремний - 0,80 - 1,00
марганец - 11,50 - 15,0
хрома - не более 1,00
никель - не более 1,70
медь - не более 0,30
сера - не более 0,05
фосфор - не более 0,12
железо - остальное
Недостатком этой стали является то, что данная сталь обладает недостаточно высоким уровнем эксплуатационных свойств в условиях сильных ударно-абразивных нагрузок.Known wear-resistant steel grade 110G13L (GOST 2176), containing the following components, wt.%:
carbon - 0.9 - 1.40
silicon - 0.80 - 1.00
Manganese - 11.50 - 15.0
chromium - not more than 1.00
nickel - no more than 1,70
copper - no more than 0.30
sulfur - not more than 0.05
phosphorus - not more than 0.12
iron - the rest
The disadvantage of this steel is that this steel does not have a sufficiently high level of operational properties in conditions of strong shock-abrasive loads.
Широко известна применяемая в экскаваторостроении сталь (SU N 1659519 A1), содержащая следующие компоненты, мас.%:
углерод - 0,90 - 1,4
кремний - 0,50 - 1,0
марганец - 11,5 - 14,0
никель - 0,10 - 2,00
медь - 0,70 - 2,0
кальций - 0,05 - 1,0
вольфрам - 0,4 - 0,8
титан - 0,03 - 0,04
железо - остальное
Данная сталь в сечении до 250 мм обладает неоднозначной наклепываемостью при сильных ударно-абразивных нагрузках и как следствие этого недостаточной износостойкостью, а наличие в стали высокого содержания кальция делает ее нетехнологичной при заливке форм из-за затягивания стаканчика при разливке.The steel (SU N 1659519 A1) used in excavation is widely known, containing the following components, wt.%:
carbon - 0.90 - 1.4
silicon - 0.50 - 1.0
Manganese - 11.5 - 14.0
nickel - 0.10 - 2.00
copper - 0.70 - 2.0
calcium - 0.05 - 1.0
tungsten - 0.4 - 0.8
titanium - 0.03 - 0.04
iron - the rest
This steel with a cross section of up to 250 mm has ambiguous riveting under strong shock-abrasive loads and, as a consequence, insufficient wear resistance, and the presence of a high calcium content in steel makes it non-technological when pouring molds due to the tightening of the cup during casting.
Прототипом является сталь (SU 1317033 A1), содержащая следующие компоненты, мас.%:
углерод - 1,0 - 1,4
кремний - 0,50 - 1,0
марганец - 11,0 - 14,0
титан - 0,2 - 0,8
цирконий - 0,1 - 0,4
азот - 0,1 -0,4
редкоземельные металлы - 0,05 - 0,20
кальций - 0,08 - 0,35
железо - остальное
Данная сталь обладает повышенными механическими свойствами при постоянных по величине нагрузках и повышенной трещиностойкостью при литье. Однако при сильном ударно-абразивном нагружении она имеет пониженную наклепываемость без образования трещин и пониженную циклическую стойкость, что является следствием излишнего легирования редкоземельными металлами, а также высоким содержанием карбонитридов титана, обладающих высоким коэффициентом концентрации напряжений вокруг них.The prototype is steel (SU 1317033 A1) containing the following components, wt.%:
carbon - 1.0 - 1.4
silicon - 0.50 - 1.0
Manganese - 11.0 - 14.0
titanium - 0.2 - 0.8
zirconium - 0.1 - 0.4
nitrogen - 0.1 -0.4
rare earth metals - 0.05 - 0.20
calcium - 0.08 - 0.35
iron - the rest
This steel has improved mechanical properties at constant loads and increased crack resistance during casting. However, under strong shock-abrasive loading, it has a lower hardenability without cracking and a lower cyclic resistance, which is a consequence of excessive alloying with rare-earth metals, as well as a high content of titanium carbonitrides with a high stress concentration coefficient around them.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать состав износостойкой стали с большой наклепываемостью без образования трещин и высокой циклической стойкостью при сильном ударно-абразивном нагружении. The basis of the present invention was the task of developing a composition of wear-resistant steel with high riveting without cracking and high cyclic resistance under strong shock-abrasive loading.
Поставленная задача решается тем, что в износостойкой стали, содержащей углерод, кремний, марганец, титан, кальций и редкоземельные металлы, новым является то, что в качестве редкоземельного металла она содержит церий, а также дополнительно содержит никель, хром, алюминий и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод - 0,95 - 1,10
кремний - 0,10 - 0,49
марганец - 13,0 - 14,5
хром - 0,30 - 0,80
никель - 0,20 - 0,50
титан - 0,01 - 0,05
алюминий - 0,020 - 0,050
кальций - 0,005 - 0,040
церий - 0,010 - 0,040
фосфор - 0,01 - 0,06
железо - остальное
Введение углерода в количестве 0,95% выбрано из необходимости обеспечения аустенитности стали. Верхний предел углерода 1,10% принят для обеспечения отсутствия выделения карбидов по границам аустенитного зерна.The problem is solved in that in wear-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, titanium, calcium and rare-earth metals, it is new that it contains cerium as a rare-earth metal and also additionally contains nickel, chromium, aluminum and phosphorus in the following the ratio of components, wt.%:
carbon - 0.95 - 1.10
silicon - 0.10 - 0.49
Manganese - 13.0 - 14.5
chrome - 0.30 - 0.80
nickel - 0.20 - 0.50
titanium - 0.01 - 0.05
aluminum - 0,020 - 0,050
calcium - 0.005 - 0.040
cerium - 0.010 - 0.040
phosphorus - 0.01 - 0.06
iron - the rest
The introduction of carbon in an amount of 0.95% is selected from the need to ensure austenitic steel. The upper limit of carbon of 1.10% is adopted to ensure the absence of carbide precipitation along the boundaries of austenitic grain.
Нижний предел содержания кремния 0,10% принят для обеспечения раскисленности. Увеличение содержания кремния до 0,49% обеспечивает довольно высокий уровень прочностных свойств, способствует смягчению зональной и зерноограниченной сегрегации (в том числе углерода), вследствие чего повышается устойчивость аустенита. A lower limit of silicon content of 0.10% is adopted to ensure deoxidation. An increase in silicon content to 0.49% provides a fairly high level of strength properties, helps to mitigate zonal and grain-limited segregation (including carbon), which increases the stability of austenite.
Марганец в количествен 13,0% выбран из необходимости обеспечения требуемой аустенитности стали и получения необходимого уровня наклепываемости. Максимальное содержание марганца 14,5% выбрано из экологических условий. Quantitatively, 13.0% manganese is selected from the need to provide the required austeniticity of the steel and obtain the required level of riveting. The maximum manganese content of 14.5% is selected from environmental conditions.
Хром в сочетании с марганцем увеличивает стабильность аустенита, этим ограничено максимальное его содержание в стали 0,80%. Минимальное содержание хрома 0,30% выбрано для обеспечения необходимых структурных составляющих, обеспечивающих высокий уровень наклепываемости стали. Chrome in combination with manganese increases the stability of austenite, this limits its maximum content in steel 0.80%. The minimum chromium content of 0.30% is selected to provide the necessary structural components that provide a high level of steel ripening.
Никель как легирующий элемент повышает сопротивление хрупкому разрушению, повышает пластичность и вязкость, уменьшает чувствительность к концентраторам напряжений и понижает температуру порога хладноломкости, а также повышает устойчивость аустенита, которая усиливается в присутствии хрома. Минимальное количество никеля 0,20% обеспечивает стали снижение порога хладноломкости, а максимальное количество 0,50% - повышает предел выносливости. Nickel as an alloying element increases resistance to brittle fracture, increases ductility and viscosity, reduces sensitivity to stress concentrators and lowers the temperature of cold brittleness threshold, and also increases the stability of austenite, which increases in the presence of chromium. The minimum amount of nickel of 0.20% provides steel lowering the cold brittleness threshold, and the maximum amount of 0.50% increases the endurance limit.
Введение алюминия в количестве 0,020% улучшает раскисленность стали. Содержание в стали алюминия в количестве 0,050% обеспечивает достаточную стойкость стали против роста аустенитного зерна. The introduction of aluminum in an amount of 0.020% improves the deoxidation of steel. The content in the steel of aluminum in an amount of 0.050% provides sufficient resistance of the steel against the growth of austenitic grain.
Церий в сочетании с кальцием обеспечивает образование в стали глобулярных неметаллических включений, поэтому их содержание ограничено пределами 0,01 - 0,04% и 0,005 - 0,040% соответственно. Такое содержание церия и кальция не делают сталь нетехнологичной при разливке и увеличивают жидкотекучесть стали. Cerium in combination with calcium provides the formation of globular non-metallic inclusions in steel, therefore their content is limited to 0.01 - 0.04% and 0.005 - 0.040%, respectively. Such a content of cerium and calcium does not make steel non-technological during casting and increase the fluidity of steel.
Максимальное содержание фосфора 0,06% выбрано из условия повышения жидкотекучести стали и отсутствия образования карбо-фосфидной эвтектики, уменьшающей трещиностойкость стали. The maximum phosphorus content of 0.06% was selected from the conditions of increasing the fluidity of steel and the absence of the formation of carbon-phosphide eutectic, which reduces the crack resistance of steel.
Титан в количестве 0,01 - 0,05% введен в сталь как модификатор с целью получения мелкозернистой структуры. Titanium in an amount of 0.01 - 0.05% is introduced into steel as a modifier in order to obtain a fine-grained structure.
Для получения стали предлагаемого состава были проведены опытные плавки по шести указанным в таблице химическим составам, включая сталь - прототип. Сталь выплавлялась в индукционной электропечи. To obtain the steel of the proposed composition, experimental melts were conducted on the six chemical compositions indicated in the table, including prototype steel. Steel was smelted in an induction furnace.
При выплавке применялись ферросплавы следующих марок: ферросилиций марки ФС-45, марганец металлический, феррохром марким ФХ050А, никель, ферротитан марки ФТ и 40А, кальций, алюминий и церий. When smelting, ferroalloys of the following grades were used: ferrosilicon grade FS-45, manganese metal, ferrochrome markim FKh050A, nickel, ferrotitanium grade FT and 40A, calcium, aluminum and cerium.
Ферросплавы кремния, марганца применялись в дробленом виде с фракцией 5-50 мм. Silicon and manganese ferroalloys were used in crushed form with a fraction of 5-50 mm.
Сталь разливалась в песчаные формы по 50 кг. Steel was poured into sand forms of 50 kg.
Способность стали к деформационному упрочнению (наклепываемости) определялась на специальных образцах, прошедших термическую обработку - аустенитизацию при 1050oC с охлаждением в воде путем многократного вдавливания твердосплавного шарика до появления первой трещины.The ability of steel to strain hardening (hardening) was determined on special samples that underwent heat treatment — austenitization at 1050 ° C with cooling in water by repeatedly pressing a carbide ball until the first crack appeared.
Химический состав и свойства предлагаемой и известной сталей приведены в таблице. The chemical composition and properties of the proposed and known steels are given in the table.
Как следует из таблицы, предлагаемая сталь превосходит известную по наклепываемости при интенсивном ударном нагружении. Плавка, содержащая легирующие элементы ниже нижнего предела легирования, имеет достаточно высокую наклепываемость из-за недораскисленности и низкой стабильности аустенита. As follows from the table, the proposed steel is superior to known for riveting under intense impact loading. A melting containing alloying elements below the lower limit of alloying has a fairly high riveting due to underdevelopment and low stability of austenite.
Плавка, выплавленная по химическому составу с превышением верхнего предела легирования, обладает идентичной наклепываемостью, как и известная, вследствие выделения карбо-фосфидов по границам зерен. Melting, melted in chemical composition exceeding the upper limit of alloying, has identical riveting, as well as known, due to the release of carbon phosphides along the grain boundaries.
Технико-экономический эффект от использования заявляемой стали выражается в повышении долговечности оборудования, работающего в условиях интенсивного ударно-абразивного износа. The technical and economic effect of the use of the inventive steel is expressed in increasing the durability of equipment operating in conditions of intense shock-abrasive wear.
Claims (1)
Углерод - 0,95 - 1,10
Кремний - 0,10 - 0,49
Марганец - 13,0 - 14,5
Хром - 0,30 - 0,80
Никель - 0,20 - 0,50
Титан - 0,01 - 0,05
Алюминий - 0,020 - 0,050
Кальций - 0,005 - 0,040
Церий - 0,010 - 0,040
Фосфор - 0,01 - 0,06
Железо - ОстальноеWear-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, titanium, calcium and rare-earth metals, characterized in that it contains cerium as a rare-earth metal and also additionally contains nickel, chromium, aluminum and phosphorus in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.95 - 1.10
Silicon - 0.10 - 0.49
Manganese - 13.0 - 14.5
Chrome - 0.30 - 0.80
Nickel - 0.20 - 0.50
Titanium - 0.01 - 0.05
Aluminum - 0.020 - 0.050
Calcium - 0.005 - 0.040
Cerium - 0.010 - 0.040
Phosphorus - 0.01 - 0.06
Iron - Else
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99126796/02A RU2149213C1 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Wear-resistant steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99126796/02A RU2149213C1 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Wear-resistant steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2149213C1 true RU2149213C1 (en) | 2000-05-20 |
Family
ID=20228341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99126796/02A RU2149213C1 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Wear-resistant steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2149213C1 (en) |
-
1999
- 1999-12-27 RU RU99126796/02A patent/RU2149213C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Labrecque et al. | Ductile iron: Fifty years of continuous development | |
US9976204B2 (en) | Metal alloys for high impact applications | |
CN108950432B (en) | Manufacturing method of high-strength and high-toughness low-alloy wear-resistant steel | |
RU2419666C1 (en) | Wear resistant iron | |
RU2683173C1 (en) | High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel | |
US4548643A (en) | Corrosion resistant gray cast iron graphite flake alloys | |
CN103484777B (en) | Austenitic manganese steel and preparation method of same | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2149213C1 (en) | Wear-resistant steel | |
RU2234553C1 (en) | Abrasion-resistant cast iron | |
RU2109837C1 (en) | Alloy based on iron-carbon system for casting of wear-resistance articles and method of alloy production | |
Bihari et al. | Effect on the mechanical properties of gray cast iron with variation of copper and molybdenum as alloying elements | |
RU2230817C1 (en) | Cast iron | |
RU2203344C2 (en) | Casting steel | |
RU2164261C1 (en) | Steel | |
SU1765238A1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2026410C1 (en) | Steel | |
RU2138576C1 (en) | cast iron | |
RU2183689C2 (en) | Steel for shaped castings | |
SU1725757A3 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2184173C2 (en) | Cast steel | |
SU1546511A1 (en) | Cast iron | |
RU2082815C1 (en) | Wear-resistant steel for the shaped ingots | |
SU1315511A1 (en) | Wear-reststant alloy | |
RU2016129C1 (en) | Steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041228 |